Библиографический список

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2008 году» – М.: ООО «РППР РусКонсалтинг Групп» по заказу Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации, 2009. – 488 с.

2. Экология: учеб. пособие / М.Н.Корсак , С.А. Мошаров , А.П.Пестряков , М.И.Кроленко , Е.В. Титов ; Под ред. проф. С.В. Белова. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 240 с.

3. Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде: справочник. – СПб. : Профессионал: Мир и семья, 2003. – 428 с.

4. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: учебник для вузов. – М. : Высшая школа, 2001. – 510 с.

5. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Соловьев Г.С. Защита биосферы от промышленных выбросов: Основы проектирования технологических процессов. – М. : Колос, 2005. – 386 с.

6. Роздин И.А., Хабарова Е.И., Вареник О.Н. Безопасность производства и труда на химических предприятиях: учеб пособие для вузов. – М.: Колос, 2006. – 254 с.

7. Химия окружающей среды. Атмосфера: учебн. пособие для вузов / Н.П. Тарасова, В.А. Кузнецов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 228 с.

Глава 3. Загрязнение природных вод. Методы очистки сточных вод

3.1. Основные свойства воды и экологические проблемы гидросферы

Общее количество природной воды на Земле составляет 1386 млн км³, свыше 97,5 % это соленые воды, пресной воды всего 35 млн км³, причем ее большая часть является труднодоступной для людей. Объем потребления в мире составляет примерно 3900 млрд м³/год, около половины этого количества расходуется безвозвратно, а другая половина превращается в сточные воды.

Физические свойства воды. Плотность чистой воды при 35 ^оC и атмосферном давлении – 999 г/м³. С увеличением концентрации примесей плотность воды возрастает. Вязкость воды уменьшается с повышением температуры и увеличивается с увеличением солесодержания.

Электрические свойства воды. Вода – слабый проводник электрического тока: удельная электрическая проводимость при 18 ^ОС равна 4,9∙10^-8 См/м (4,41∙10^-8 1/(Ом∙см)); диэлектрическая постоянная равна 80. Наличие растворенных солей в воде увеличивает ее электрическую проводимость, которая изменяется в зависимости от температуры.

Оптические свойства воды. Прозрачность и мутность воды зависят от содержания в ней механических примесей, находящихся во взвешенном состоянии. Чем больше примесей в воде, тем больше ее мутность и меньше ее прозрачность. Прозрачность определяется длиной пути луча, проникающего в глубь воды, и зависит от длины волны луча. Ультрафиолетовые лучи проходят через воду легко, а инфракрасные – плохо. Показатель прозрачности используют для оценки качества воды и содержания в ней примесей.

Сохранение гидросферы Земли является одной из основных экологических задач современности.

Для использования в промышленности, сельском хозяйстве и быту пригодны в основном пресные воды. Основные источники пресной воды – реки и пресные озера – распространены на континентах крайне неравномерно. В Европе и Азии, где проживает 70 % населения, сосредоточено только 39 % мировых запасов речных вод. В Европе, где проживает почти 20 % населения планеты, запасы пресной воды составляют лишь 7 % всех мировых запасов воды.

Наряду с проблемой дефицита пресной воды во многих регионах мира остро стоит проблема чистой пресной воды. Согласно данным ВОЗ, почти 3 млрд жителей планеты пользуются некачественной питьевой водой. По этой причине около 25 % населения мира ежегодно подвергаются риску заболеть, приблизительно каждый десятый житель планеты болеет, около 4 млн детей и 18 млн. взрослых умирают. Около 80 % всех заболеваний в развивающихся странах связано с нехваткой чистой воды. Кроме того, вода является бесценным сырьем, которое невозможно заменить другим.

Недостаток пресной воды в мире вызван следующими причинами:

– интенсивным увеличением потребностей в воде в связи с ростом численности населения планеты и развитием отраслей хозяйственной деятельности, требующих огромных затрат водных ресурсов;

– потерями пресной воды вследствие сокращения водоносности рек и других причин;

– загрязнение водоемов сточными водами.

Потери пресной воды вследствие сокращения водоносности рек обусловлены в основном вырубкой лесов, распашкой лугов, осушением пойменных болот и т.д. Это приводит, во-первых, к усилению поверхностного стока и увеличению объема воды, стекающей в моря, и, во-вторых, к сокращению уровня грунтовых вод, питающих реки и поддерживающих их водоносность. Потери пресной воды во многих странах мира сокращают запасы подземных вод. Для обозначения указанного явления существует понятие – истощение вод. Истощение вод – уменьшение минимально допустимого стока поверхностных вод или сокращение запасов подземных вод. Минимально допустимым стоком называются сток, при котором обеспечиваются экологическое благополучие водного объекта и условия водопользования.

Дефицит чистой пресной воды также обусловлен загрязнением природных вод. Обычно выделяют химическое, физическое и биологическое загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганических (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органических (углеводороды нефти, ПАВ, пестициды, органические остатки).

Физическое загрязнение связано с изменением физических параметров водной среды и определяется тепловыми, механическими и радиоактивными примесями.

Биологическое загрязнение заключается в изменении свойств водной среды в результате увеличения количества несвойственных ей видов микроорганизмов, растений и животных (бактерии, грибы, простейшие, черви), принесенных извне.

Загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу, с осадками возвращаются на землю и также попадают в водоемы и почву. Сточными водами предприятий промышленности и агропромышленного комплекса загрязняются реки, озера и моря.

Можно выделить следующие тенденции в изменении качества природных вод под влиянием хозяйственной деятельности людей:

– снижение рН пресных вод в результате их загрязнения серной и азотной кислотами из атмосферы, увеличение содержания в них сульфатов и нитратов; повышение содержания ионов кальция, магния, кремния в подземных и речных водах вследствие вымывания и растворения подкисленными дождевыми водами карбонатных и других горных пород;

– повышение содержания в природных водах ионов тяжелых металлов, прежде всего, свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка, а также фосфатов (>0,1 мг/дм³), нитратов, нитритов и др.;

– повышение содержания солей в поверхностных и подземных водах в результате их поступления со сточными входами, из атмосферы и за счет смыва твердых отходов (например, солесодержание многих рек ежегодно повышается на 30 – 50 мг/дм³ и более; из 1000 т городских отходов в грунтовые воды попадает до 8 т растворимых солей);

– повышение содержания в водах органических соединений, прежде всего, биологически стойких (ПАВ, пестицидов, продуктов их распада и других токсичных, канцерогенных и мутагенных веществ);

– снижение содержания кислорода в природных водах, прежде всего, в результате повышения его расхода на окислительные процессы, связанные с эвтрофикацией водоемов, с минерализацией органических соединений, а также вследствие загрязнения поверхности водоемов гидрофобными веществами и сокращения доступа кислорода из атмосферы (в отсутствии кислорода в воде развиваются восстановительные процессы, в частности, сульфаты восстанавливаются до сероводорода);

– снижение прозрачности воды в водоемах (в загрязненных водах размножаются вирусы и бактерии, возбудители инфекционных заболеваний);

– потенциальная опасность загрязнения природных вод радиоактивными изотопами химических элементов.

В России в поверхностные водные объекты в 2008 г. было сброшено 52 км³ сточных вод, в том числе 17 км³ загрязненных. С ними поступило загрязнений тыс. т: углеводородов нефти – 3,1; взвешенных веществ – 292; общего фосфора – 22; СПАВ – 2,2; соединений меди  0,1; соединений железа – 6,2; соединений цинка 0,6 и др. Один кубический метр таких вод загрязняет от 10 до 50 м³ пресной воды.

Тяжелые металлы: свинец, ртуть, цинк, медь, кадмий, – попавшие в водоем, могут поступать в живые организмы, которые или сами погибают, или отравляют людей, использующих их в пищу. Так, например, известны случаи отравления соединениями ртути, поступившими в организм людей с рыбой.